【应用】采用模拟开关RS2227进行USB设备接口切换,具有良好信号完整性和优秀的通道间抗串扰功能

2019-12-31 世强
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先介绍下项目背景,笔者设计一款充电底座用于回收便携式设备内的数据,该便携式设备是USB数据接口,同时要求当充电底座连接至PC时也可以回收便携式设备内的数据。根据设计要求充电底座关键原理框图如下:

图 1 充电底座关键原理框图


为了达到设计要求,需要使用一个模拟开关用于USB的切换,这里我们选用的是润石科技RS2227,RS2227是一款低功耗双刀双掷(DPDT)模拟开关,带宽可达480Mbps,官方主推功能就是应用于USB2.0的切换,其每路开关都是双向的,不仅具有良好的信号完整性,而且通道间具有很好的抗串扰功能。RS2227导通电阻为6Ω,虽然比沁恒的CH440大一些,但相比CH440价格要便宜很多,有很好的性价比,利于成本控制。


USB切换电路原理如下:

图 2 RS2227外围原理图


当USB未连接至PC时,RS2227的S脚被R6的下拉至低电位,根据真值表(图 3)可知,此时设备的USB通路(J3)被切换至HSD1通道,即被连接至Linux嵌入式主机,设备内数据被回收至嵌入式主机。


当USB连接至PC时,RS2227的S脚被USB的供电VBUS置为5V,根据真值表(图 3)可知,此时设备的USB通路(J3)被切换至HSD2通道,即被连接至PC的USB接口,可以通过PC软件回收设备内的数据。

图 3 SR2227真值表


设计注意事项:

由于通讯接口都是直接暴露在设备壳体外的,所以需要对接口做静电防护设计,从原理图也可以看出除RS2227与USB接口外还有些其他器件,这些器件就是用于保护电路不被外部静电损坏的。D4-D7(UDD32C05L01)是ESD管,U2(USBLC6-2P6)为ESD二极管阵列。LAYOUT时需要格外注意的是这些ESD管应尽量靠近对外接口处,从而具有更短的放电回路。

图 4  PCB图


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产品型号
品类
CH
Type
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-3dB Bandwidth(MHz)
VCC(V)
Iq(μA)
VINH(@5V)(V)
tON(@5V)(ns)
tOFF(@5V)(ns)
RS2101
模拟开关
1
1:2
120MHz
1.8V~5.5V
1μA
0.6V~1.5V
29ns
17ns

选型表  -  润石科技 立即选型

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